节水措施在农田水利工程灌溉中的应用

2022-11-22刘国恒

农业科技与信息 2022年12期

刘国恒

（甘肃省高台县水务局，甘肃高台 734300）

我国大陆性季风气候显著，多地降雨量少而蒸发量大。农业生产主要依靠人工灌溉，目前很多地区农业灌溉技术比较落后，对节水措施运用的不够充分，造成水资源浪费严重。立足这一背景，就节水措施在农田水利工程灌溉中的应用做具体分析。

1 农田水利工程节水现状

灌区部分群众节水意识比较淡薄，未认识到节水工作的重要性，节水积极性不高。除了节水意识不足外，很多地区节水技术也比较落后，大水漫灌等传统技术在灌区仍有使用。管灌、喷灌、滴灌等高效节水措施由于一次性投入大，管理成本高，一般农户无力承担，因此不愿使用。此外，由于资金缺口较大，许多灌区的节水示范工程建设进度缓慢，没有探索出适合灌区的节水农业技术体系与可持续发展用水模式，这些问题都影响了农业的可持续发展[1]。要树立用水户高效节水灌溉意识，推广先进节水灌溉技术，推进节水灌溉工程建设。

2 农田水利工程灌溉中节水措施的应用

2.1 渠道衬砌与改造

研究与实践证明，做好渠道的衬砌与改造也是提升农业用水效率的重要措施。在使用土渠往田间输送水资源的过程中会出现严重的下渗以及蒸发问题，造成水资源无端浪费。因此，有必要改造水渠，将灌区的各分干渠、干渠、支渠等进行衬砌，视输水渠道所处的具体位置因地制宜选择衬砌方式，兼顾衬砌所使用的建筑材料和施工难易程度优化选择衬砌方案。在西北地区普遍采用砼现浇或砼预制块衬砌方式。为提高衬砌渠道使用寿命，防止地下水对衬砌渠道的冻胀破坏，在易冻胀区和地质较松软的草湖黏土层较厚地段，一般都采用砂砾石置换黏土层的方式，防止渠道冻胀破坏。在近年的工程施工中，对特殊地段的土渠进行衬砌设计时，若遇衬砌段处在砂砾石难以运送至渠基础置换地段或砂砾资源比较缺乏、置换成本较高时，设计时采用了“聚笨乙烯泡沫板”代替砂砾垫层的方式进行设计，经反复试验和多年的使用总结，用聚笨乙烯泡沫板代替砂砾垫层应用于渠道防冻胀，泡沫板防渗用于渠道的厚度可减小到砂砾垫层厚度的1/10，运用此方案比砂砾石垫层可节约资金1/3。同时，施工工序有所简化，既提高了施工效率，又缩短了建设工期，建成的渠道比砂砾垫层衬砌渠道更加规整，渠道使用寿命更长，加速了水体流动，减少了输送过程中的下渗量与蒸发量，进而达到提高水资源利用率的目的。为获得更好地节水灌溉效果，还可在改造渠道接缝预留伸缩部位使用塑料薄膜，进一步减少渗透，提高水资源利用率[2]。

2.2 田间节水

除了对土渠进行衬砌与改造外，还可运用田间节水技术提高水资源利用率。田间节水措施：一是对土地进行平整，通过平整土地保证农作物灌水均匀，使田间的农作物都能均匀吸收到水分，并且通过平整土地，让土壤板结、盐碱化等问题得到减轻或预防，从而使灌溉效果更加理想。相关研究表明：土地不平会造成灌水不匀，导致至少20%以上的农田灌溉用水被浪费，同时也更容易使土壤出现盐斑。因此，在种植生产期间要勤整土地，从而使灌溉水能更顺畅地流进田间、流到作物根部被作物吸收。二是采用畦灌技术。如果作物种植密度过大，大水漫灌的方式可能无法获得十分理想的灌溉效果，建议运用畦灌技术代替大水漫灌技术，能有效减少田间输水损失，提高灌溉用水的有效利用率。在运用畦灌技术的同时，也应做好土地平整工作，通过平整土地减少水流推进方向的阻碍，尤其是将反坡或局部的倒坡消除，使水流能更快地流入田间，迅速推进到畦尾。在平整土地时，可运用激光控制平地技术的精平功能全面提升畦面平整精度。在将畦面平整精度提高后还可根据具体的节水目标以及种植生产需求适当增加畦块的几何尺寸，从而扩大耕地面积，增加产出量[3]。三是采用沟灌方法。合理使用沟灌技术有利于提高灌溉用水的有效利用率，达到节水目的。如田间作物是向日葵、甜菜、玉米等宽行距作物时，可采用沟灌的方法进行灌溉。研究与实践证明，对于宽行距作物，运用沟灌技术不仅有利于提高水资源利用率，而且还能起到保护作物根部土壤、保持土壤肥力的作用。在运用沟灌技术时，要先对土壤的透水性进行调查，对作物行距进行测算，在此基础上确定沟间距（一般沟间距等于作物行距）以及沟灌的具体形式，确保能获得最为理想的灌溉以及节水效果。一般情况下，盐碱地区的沟断面宜采用宽浅式，入沟流量根据沟的断面大小决定。

2.3 完善秋浇灌水

我国大部分地区冬天气温低，土壤冻结严重，来年土壤解冻后又因为气候干燥、水分蒸发强烈而土壤表面积盐，肥力下降。鉴于此，要在秋季为土壤补足水分。而秋浇补水是一项比较复杂的工作。灌溉时要根据田地大小、土壤肥力情况控制好灌溉量，并掌握好灌溉次数，以获得理想的灌溉效果。灌溉时若未能科学控制好水量，灌水定额过大会造成土壤潮塌返浆，使土壤表面的积盐现象更加严重，同时也导致灌溉水被严重浪费。为获得最为理想的秋灌效果，在灌溉时可参考一些研究人员给出的建议，在9月10日到10月25日开始秋浇灌水，然后在适当时间做好土壤翻耕等工作，既能适当减小灌溉用水量，而且能获得良好的洗盐、返盐效果。另外，灌溉时要合理控制灌溉面积，可以只对第二年准备春播的土地进行浇水灌溉，对其他土地小额浇灌或是不浇，以减少秋浇用水量，提高水资源利用率[4]。

2.4 农业耕作节水

为获得理想的节水效果，可采用相应的农业耕作节水措施提高水资源利用率，减少水资源的损耗与浪费。农业耕作节水技术主要包括调整农业种植结构，采用与节水灌溉工程相配套的种植模式。调动农民规模化种植的积极性，优先发展成片上规模的高效经济作物，为实施高效节水提供基础保障。可以积极推广玉米垄作覆膜沟灌技术，小麦垄作栽培节水技术以及覆膜马铃薯、番茄等垄作栽培与节水技术，有效提高水资源的利用率。在生产过程中采用适量、适时以及适墒的方式，建立高效、低耗群体结构，提高水、光、肥利用率，增加作物产量[5]。

2.5 高新节水技术

2.5.1 微灌灌溉技术这种灌溉技术包括的灌溉方式有多种，如滴灌、脉冲灌溉、微喷灌、涌泉灌溉等。在当前农田水利灌溉工程中，微灌技术是通过一定设备和适宜的条件所提供一定的水流压力，将水量通过各级输水管道输送到作物吸收所需部位，一般有常压微灌和重力微灌2 种形式，微灌技术要求对灌溉系统、水源输送管道以及水质过滤体系进行全方面综合利用，对水源流入田间有良好的控制性。工作原理是在稳定器、分水器、输水带、滴水头的共同作用下，将水量和溶解于水中的营养物质以均匀较小的流量精确地输送到作物根部土壤中，供农作物吸收，从而确保农作物茁壮成长。

2.5.2 喷灌灌溉技术喷灌。简而言之，就是采用喷洒方式进行灌溉，其特点是不受地形条件的制约，在不平坦的地面上可均匀的进行水量喷洒（地面坡度在5°以下的农田均可采用此灌溉方式），满足作物用水需求。在农田灌溉过程中，主要利用机械设备抽取地下水提供水压力，水流通过多级管道流到灌溉地点，在灌溉面积上设置固定式喷头，使喷水嘴处水压力调到合适幅度，自动进行喷洒灌溉。在不允许开采地下水的地域，可通过拉运水的方式将水运送至灌溉地点，通过空中喷洒或移动式喷洒的方式，实现灌溉目的。喷灌技术是通过管道输水完成的，降低了在灌溉用水输送过程中的水量损失，也便于水量和灌溉范围控制，喷灌可有效地将水量喷洒到农作物叶面和土壤表面，有条件时可将肥料溶于水灌内一并喷洒到叶面和土壤表面，有利于作物吸收，有效避免了大水漫灌造成大量水渗入土壤深层，既浪费水量，对化肥使用效率也不高。经有关资料统计，喷灌较地面灌溉方式相比可节约水量30%～50%，并适应于大部分土壤和农作物灌。喷灌也有一定的局限性，在灌溉时若遇大风，会使喷出的水滴吹向同一方向，风力对喷出水量射程有一定影响，造成喷洒到地面水量不均匀的情况。一般当风力大于4 级时，应停止灌溉。喷灌是将水体喷洒在空中落下，在气温过高时，蒸发量较大，使用喷灌进行灌溉，最好选择在风力较小或夜间进行，此灌溉方式在西北地区有一定推广价值。

2.5.3 滴灌灌溉技术此灌溉方式适用于落差较大且地势复杂的山地灌溉，利用较大的地势落差提供自然水形成一定的水头压力，水头压力接入管道将水输送到灌溉地点，在水头压力不足时，借助水泵增加管道压力。一般而言，滴灌和喷灌本质是属同一灌溉体系，滴灌在灌溉地点处从主管上接入下一级管道，根据作物种植行距在该级管道上打孔后用专用水嘴接入滴管带，根据作物种植间距在滴管带上留有出水口，由水泵提供的水头压力将水体在出水口缓缓滴在作物根系附近。目前常用的滴管带是“迷宫式”滴管带，通过“迷宫”使通过滴管带水量的水体在各滴水处都有相同的出水压力，达到输送到滴管带首尾各出水口的输出水量相同的效果。滴管灌溉技术与普通大水漫灌相比，可节约水量1/3 到1/2，较喷灌技术可节约水15%～25%。滴灌可将水量精确地输送到作物根部，且均匀度达90%左右，其不利因素主要是对水量水质要求清澈无泥沙杂物，泥沙杂物通过滴管带容易发生“迷宫”口堵塞，造成作物无法灌溉的缺陷，在老灌区和稳定的水流条件下是非常适用的一种灌溉方式，应用范围较广。

2.5.4 管灌灌溉技术管灌技术是通过埋入地下或固定在地表面的低压管道输水到田间灌溉的一种灌溉方式。为了充分利用耕地，方便种植和耕作，低压管道一般都埋入地下。为防止管道发生冻胀破坏，管道埋设在冻土深度以下为宜，利用管道输水减小输水过程对地势高低的要求，同时减少了水流沿途损失，管道输水至灌溉地点处设置出水栓控制出水量，在地势不平坦的地域是最经济适用的一种灌溉方式，深受广大农民群众喜爱，也是目前应用最广泛的一种灌溉方式。但从长远来看，这种方式还不是一种比较好的节水灌溉方法，水的利率效率还不及滴灌和喷灌。随着全球气候变暖，水资源短缺现象越来越突出，这种灌溉方式有待于更好的节水方法予以替代。